СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОПРОЧНОГО ЧУГУНА С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ ВНУТРИФОРМЕННЫМ МОДИФИЦИРОВАНИЕМ ЛИГАТУРАМИ СИСТЕМЫ Fe-Si-РЗМ Российский патент 2013 года по МПК C21C1/10 B22D27/20 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу получения высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом (ВЧВГ) внутриформенным модифицированием.

Широко известны следующие способы модифицирования для получения высокопрочных чугунов с вермикулярным графитом (Нехтельбергер Е. Получение, свойства и область применения чугуна с вермикулярным графитом [Текст] / Е. Нехтельбергер // Литейное производство. - 1986. - №9. - С.7-9):

- введение в расплав чугуна недостаточной для полной сфероидизации графита навески модификатора типа ФСМг (ковшевое, внутриформенное). Недостатком данного способа является очень узкий концентрационный диапазон содержания остаточного магния 0,015-0,025%, который очень затруднительно выдерживать в практике получения отливок из ВЧВГ (Королев С.П. Проблемы и перспективы чугуна с вермикулярным графитом [Текст] / С.П. Королев // Литейное производство. - 2004. - №3. - С.6-7; Литовка В.И. Чугун с вермикулярным графитом [Текст] / В.И. Литовка, И.В. Ткачук, Н.И. Бех, Е.А. Ерышканов // Литейное производство. - 1989. - №1. - С.3-6);

- ухудшение степени сфероидизации графита за счет ввода в расплав чугуна титана (ковшевое). Недостатками данного способа являются очень интенсивное шлакообразование и загрязнение расплава чугуна неметаллическими включениями, а также невозможность использования возврата данного чугуна для получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом (ВЧШГ) (Королев С.П. Проблемы и перспективы чугуна с вермикулярным графитом [Текст] / С.П. Королев // Литейное производство. - 2004. - №3. - С.6-7; Литовка В.И. Чугун с вермикулярным графитом [Текст] / В.И. Литовка, И.В. Ткачук, Н.И. Бех, Е.А. Ерышканов // Литейное производство. - 1989. - №1. - С.3-6);

- введение в расплав чугуна модификаторов системы Fe-Si-P3M (ковшевое, внутриформенное). Недостатками данного способа являются -побочное получение чанковой (псевдоэвтектической) формы графита (иначе - размытой, рассредоточенной взрывной формы, сохраняющей сферический контур), повышение склонности чугуна к отбелу, а также при ковшевом способе обработки расплава чугуна - повышенный расход модификатора (Sasari М. Получение чугуна с вермикулярным графитом [Текст] / М. Sasari, K. Taniguchi, С.Yoshida // Imono. I. Jap. Foundrymen's Soc. - 1984. - V.56. - №5. - P.295-302; Riposan J. Gubeisen mit Vermikulargraphit [Текст] / J.Riposan, M.Chisamera // Giesserie-Praxis. - 1985. - №11. - P.161-173).

Задачей настоящего изобретения является снижение расхода модификатора, обеспечения получения стабильного процесса получения вермикулярной формы графита в чугуне без образования включений свободного цементита.

Технический результат при осуществлении изобретения заключается в создании комбинированного способа получения высокопрочного чугуна с вермикулярным графитом внутриформенным модифицированием на вермикулярный графит и графитизирующим модифицированием с пониженным расходом модификатора, позволяющего стабильно получать вермикулярную форму графита в чугуне без образования включений свободного цементита.

Из известного уровня техники аналоги не выявлены.

Поставленная задача решается тем, что разработан способ получения ВЧШГ, в соответствии с которым в реакционную камеру литниковой системы засыпают необходимую навеску модификатора типа Fe-Si-Р3М, обеспечивающую начальную концентрацию РЗМ в расплаве 0,075%. Затем после сборки литейной формы в ее заливочную чашу для графитизирующего предмодифицирования укладывают кусок ФС75 (ГОСТ 1415-93) массой 0,24-0,46%) от металлоемкости формы и производят ее заполнение расплавом чугуна из печи.

Микроструктура ВЧВГ в 1-м и 8-м (по ходу движения расплава чугуна при заполнении полости отливки) отливке детали «Вал распределительный», полученная с использованием разработанного способа модифицирования, представлена на фиг.1-6. Графит в микроструктуре чугуна полностью представлен вермикулярной формой.

Исследования, проведенные по источникам патентной и научно-технической информации, показали, что заявляемый способ получения высокопрочных чугунов с вермикулярной формой графита внутриформенным модифицированием лигатурами типа Fe-Si-Р3М с графитизирующим предмодифицированием кусковым ферросилицием неизвестен и явным образом не следует из изученного уровня техники, то есть соответствует критериям «новизна» и «изобретательский уровень».

Заявляемый способ модифицирования может быть использован в условиях чугунолитейного производства и соответствует критерию «промышленная применимость».

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в машиностроении, автомобиле- и тракторостроении при производстве отливок из высокопрочного чугуна с вермикулярной формой графита внутриформенным модифицированием. Способ включает засыпку в реакционную камеру литниковой системы навески модификатора в виде лигатуры Fe-Si-РЗМ, обеспечивающей начальную концентрацию РЗМ в расплаве чугуна 0,075%, затем после сборки литейной формы укладывают в ее заливочную чашу для графитизирующего предмодифицирования кусок ФС75 массой 0,24-0,46% от металлоемкости формы и заполняют расплавом чугуна из печи. Изобретение обеспечивает стабильное получение в структуре чугуна полностью вермикулярной формы графита по площади всех сечений отливки без образования включений свободного цементита. 6 ил.

Способ получения высокопрочных чугунов с вермикулярным графитом внутриформенным модифицированием лигатурами системы Fe-Si-PЗM, отличающийся тем, что в реакционную камеру литниковой системы засыпают навеску модификатора в виде лигатуры Fe-Si-РЗМ, обеспечивающую начальную концентрацию РЗМ в расплаве чугуна 0,075%, затем после сборки литейной формы в ее заливочную чашу для графитизирующего предмодифицирования укладывают кусок ФС75 массой 0,24-0,46% от металлоемкости формы и заполняют расплавом чугуна из печи.